哪些薄膜不能用蒸发镀膜工艺制备？

薄膜沉积是一个至关重要的半导体工序，而蒸发是制备薄膜的常见方法之一，但并不是所有的材料都适合这种技术，为什么？有哪些薄膜不能通过蒸发的方式制备？蒸发镀膜有哪些局限性？

蒸发镀膜涉及到的相变

固-气相变：即升华。在这一过程中，源材料从固态直接转变为气态，而不经历液态。这需要足够的能量的才能发生的，一般用加热的方式可以实现。

气-固相变：即冷凝，升华的逆过程。当蒸发出的气态物质遇到冷却的衬底时，它们会凝结在其上，形成固态的薄膜。这是一个从气态到固态的相变过程。

因此要讨论固-气相变，就必须要讨论蒸汽压。

什么是蒸汽压？

固态或液态均有蒸汽压，本文只讨论固态的蒸汽压。

微观上来说，当某固体在密闭容器中蒸发成气体时，分子无法逃逸。一些气体分子最终会撞击凝聚相并凝结回其中。当气体的冷凝速率变得等于固体的蒸发速率时，气体，固体的量不再改变。容器中的气体与固体处于平衡状态。此时的气态的压力就叫做蒸汽压。

宏观来说，蒸汽压描述了一个物质在特定的温度下转变为气态的能力。一个物质的蒸汽压越高，它们的分子更容易摆脱分子间吸引力而进入气相，意味着它在较低的温度下就更容易蒸发。

蒸发镀膜与蒸汽压的关系

对于蒸发过程，材料应该在可实现的加热范围内具有足够的蒸汽压，使得它能够蒸发并在衬底上形成均匀的薄膜。

蒸汽压应该足够高，以便在合理的时间内完成蒸发过程。但是也不能太高，以免造成蒸发速率过快难以控制。

对于复合材料，不同组分的蒸汽压应尽可能相似，以避免在蒸发过程中发生组分分离。

不适合蒸发镀膜的情况

具有极高蒸发温度的材料。一些高熔点的金属和化合物在蒸发系统可以实现的最高温度下仍难以蒸发。

易分解的材料。有些材料在达到其蒸发温度之前就会开始分解或与残余气体发生反应。

具有很高蒸汽压的有机物质，因为它们可能在较低的温度下蒸发，导致难以控制的沉积速率。

常见蒸发镀膜材料

金属：铝（Al）、银（Ag）、金（Au）、锡（Sn）、铜（Cu），Pt（铂），Ti（钛）等。

氧化物：二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO），氧化硅（SiO2）等。

半导体：Si（硅），硫化镉（CdS）、硒化镉（CdSe）等。

绝缘材料：氟化钙（CaF2）、硫酸钡（BaSO4）等。

不适合蒸发镀膜材料

钨（W），钼（Mo），铼（Rb），铱（Ir），钯（Pd）等。但电子束蒸发可以克服一些传统蒸发的限制，使得上述的一些金属也可以被蒸发。

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